劉秋霞 王振興

摘要：在土木工程中，混凝土是用途范圍最廣、用量最大的建筑材料之一。從上世紀(jì)開(kāi)始混凝土性能的提高一直是廣大建筑工程工作者致力于研究的問(wèn)題。采用磁化水拌制混凝土作為改善混凝土性能的一個(gè)研究方向，加入后可明顯改善混凝土性能。本文對(duì)加入磁化水后，混凝土的工作性能、力學(xué)強(qiáng)度及耐久性等方面的變化進(jìn)行解析，希望可以使技術(shù)人員對(duì)磁化水在混凝土應(yīng)用方面有所了解，實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的降本增效。

關(guān)鍵詞：混凝土性能；磁化水；磁化水混凝土

1.前言

被磁場(chǎng)磁化了的水俗稱磁化水。讓普通水以一定流速，沿著與磁力線垂直的方向切割，通過(guò)一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，普通水就會(huì)變成磁化水。我國(guó)研究人員上世紀(jì)八十年代開(kāi)始著手磁化水加入混凝土中的應(yīng)用研究，從研究應(yīng)用情況看，加入后取得的效果還是令人滿意的。但是由于磁化過(guò)程中不同參數(shù)，如磁化強(qiáng)度、水流量、混凝土配比等，磁化水對(duì)混凝土性能的影響有著很大的差別。因此對(duì)磁化水混凝土技術(shù)進(jìn)行分析對(duì)其應(yīng)用推廣有很重要的指導(dǎo)意義。

2. 磁化水作用機(jī)理

目前，磁化水用于改善混凝土的性能方面，在國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了廣泛的研究和應(yīng)用。雖然研究人員一直在探索水的磁化機(jī)理和磁化水的作用機(jī)理，但截至今日，人們對(duì)水的磁化機(jī)理和磁化水的作用機(jī)理停留在假說(shuō)階段，沒(méi)有公認(rèn)的理論基礎(chǔ)。

磁化水研究的主要假說(shuō)是：在水分子中，氫原子和氧原子之間以共價(jià)鍵連接，三個(gè)原子核以氫核為底、氧核為頂呈等腰三角形的方式排列，每個(gè)水分子可以和相鄰的四個(gè)水分子形成個(gè)氫鍵。拌合混凝土用水，一般的情況下溫度較低，在常溫下℃的水溶液中，水分子之間氫鍵的作用是很強(qiáng)的，因此活性較弱，通過(guò)破壞氫鍵達(dá)到活化水分子的目的。

磁化水在混凝土中作用機(jī)理，有專家提出磁場(chǎng)會(huì)影響膠體界面相互作用、水分子排列方式、水分子團(tuán)的尺寸和氫氧離子的性質(zhì)等，而這些性能的改變都會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生影響。

3. 磁化水對(duì)混凝土工作性能的影響

中鐵十九局秦敬愛(ài)通過(guò)研究得出以下結(jié)果：在不同的磁化條件下，磁化水對(duì)混凝土性能的影響是不同的。在研究磁化水的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在磁化普通水的過(guò)程中，存在一個(gè)最佳參數(shù)即磁場(chǎng)強(qiáng)度和水流速度會(huì)影響磁化效果。由于試驗(yàn)條件、試驗(yàn)設(shè)備的不同以及試驗(yàn)者所采用的水泥質(zhì)量也有差異，所以最佳參數(shù)還需要進(jìn)一步研究。可以肯定的是，只有合適的磁化條件才能使混凝土性能朝著有利于的方向發(fā)展。

當(dāng)含有一定量電解質(zhì)的水溶液流經(jīng)磁場(chǎng)時(shí)，水分子團(tuán)尺寸受到了影響，成為小尺寸的水分組團(tuán)。其活性的提高，導(dǎo)致拌合過(guò)程中，固相在其中的溶解度、分散度提高，使得微細(xì)的水泥顆粒均勻地分散在介質(zhì)中，形成均勻的水泥漿。水泥漿填充骨料間的空隙，并包裹和潤(rùn)滑骨料表面，以使混凝土拌合物有較好的流動(dòng)性。

4. 磁化水對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

國(guó)外研究表明的研究，與普通混凝土相比，用磁化水?dāng)嚢杌炷粒鋸?qiáng)度一般可提高10 %～25 %，有的甚至可以提高到40 %。當(dāng)然不同的試驗(yàn)所得到的試驗(yàn)結(jié)果也不盡相同。

河南理工大學(xué)李志鵬研究了磁化水對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，主要研究借助XRD和SEM等測(cè)試手段，結(jié)果表明采用磁化水拌制的混凝土強(qiáng)度均有一定提高，尋其原因，礦物相方面主要是由于磁化水對(duì)水泥的水化比較徹底，產(chǎn)生的水化物凝膠CaO（OH）2晶體、水化硫鋁酸鈣晶體較多， 水泥混凝土強(qiáng)度提高；微觀結(jié)構(gòu)方面磁化水拌制的混凝土較普通混凝土結(jié)構(gòu)致密、斷面均一、平整、砂粒與砂漿界線模糊、石子與砂漿的結(jié)合緊密。

5. 磁化水對(duì)混凝土耐久性的影響

磁化水混凝土能較好的改善混凝土的抗?jié)B透性能、體積穩(wěn)定性和抵抗凍融循環(huán)能力，從而在整體上提高了混凝土的耐久性能。

5.1 磁化水對(duì)混凝土抗?jié)B性的影響

河南理工大學(xué)王一新研究了磁化水對(duì)不同配合比的混凝土抗?jié)B性能的影響，結(jié)果表明：磁化水可以提高混凝土的抗?jié)B性能，但是當(dāng)水被磁化的程度較小時(shí)，磁化水拌制的混凝土的抗?jié)B性能提高幅度不太顯著.

5.2 磁化水對(duì)混凝土收縮性能的影響

磁化處理后，混凝土的后期收縮比普通混凝土有明顯降低，這可能是由于磁化處理使得水分子的活性增加，也就增加了膠凝材料和水的反應(yīng)速度，磁化水混凝土的水合程度比普通混凝土高，有助于混凝土的結(jié)構(gòu)更為致密。硬化后磁化水混凝土總孔隙率隨齡期增長(zhǎng)下降的程度較普通混凝土大，各齡期的大孔、毛細(xì)孔減少，凝膠孔數(shù)量也有所降低[8]，對(duì)混凝土體積穩(wěn)定性產(chǎn)生了有益的影響。

5.3 磁化水對(duì)混凝土抗凍性能的影響

前蘇聯(lián)Ю·и·希爾洛維曾進(jìn)行了磁化水對(duì)混凝土抗凍性能的影響研究。通過(guò)研究認(rèn)為磁化水可以降低水灰比， 改變混凝土的結(jié)構(gòu)，減少混凝土的收縮孔隙，能降低混凝土的透水性，大大提高它的抗凍性。

大連理工大學(xué)趙善宇將磁化水對(duì)混凝土性能影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，他的研究表明：和普通自來(lái)水拌合的混凝土相比，摻加磁化水的混凝土具有較好的抗凍性。其原因主要是由于磁化水活性較高，導(dǎo)致混凝土的孔徑較小，冰點(diǎn)較低，滲透性較低。在進(jìn)行凍融循環(huán)時(shí)，在形成的水泥石孔洞當(dāng)中，水的結(jié)構(gòu)狀態(tài)要么是水尚未結(jié)冰，要么因飽水程度低而結(jié)冰量少，水壓力很小，這導(dǎo)致了磁處理的混凝土抗凍融性能明顯優(yōu)于普通混凝土。

6.總結(jié)

綜上所述，磁化水拌制的混凝土較普通混凝土無(wú)論在工作性能、力學(xué)性能上，還是在耐久性能上均得到較大的提高。磁化水混凝土技作為一項(xiàng)很有發(fā)展前景的技術(shù)，可以與一些混凝土新技術(shù)相結(jié)合發(fā)揮它更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 秦敬愛(ài).淺論磁化水混凝土技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[J].鐵道建筑. 2009（09）.

[2] 吳忠，秦本東，羅運(yùn)軍.磁化水對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響及其作用機(jī)理試驗(yàn)研究[J].建井技術(shù).2002年2月：第25卷第1期.

[3] 王一新，王有凱.磁化水改善混凝土抗?jié)B性能試驗(yàn)研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012年10月：第31卷第5期.

[4] 趙善宇，王立久.磁化水混凝土耐久性研究[J].混凝土，2006 年第7 期（總第201期）.

[5] Nan Su，CheaFang Wu. Effect of magnetic field treated water on mortar and concrete containing fly ash [J].Cement and Concrete Composites， 2003，（25）：681-688.